Моделирование свойств горных пород при разложении газогидратов с использованием in-situ мониторинга

В статье представлены результаты экспериментального исследования влияния всестороннего обжимающего давления на фильтрационно-емкостные свойства крупномасштабной насыпной модели пористой среды. Актуальность работы обусловлена необходимостью адекватного физического моделирования пластовых условий, в частности, воздействия геостатического напряжения, что является критическим для изучения процессов в неконсолидированных коллекторах, включая гидратосодержащие породы. Целью исследования является оценка влияния давления обжима на пористость и проницаемость модели посредством in-situ мониторинга ее удельного электрического сопротивления и гидродинамических параметров. Разработана уникальная экспериментальная установка, обеспечивающая создание контролируемого горного давления и оснащенная распределенной системой датчиков давления, температуры и электродов для измерения удельного электрического сопротивления. В ходе экспериментов проведен сравнительный анализ поведения модели в условиях отсутствия обжима и при ступенчатом циклическом нагружении до 190 кПа. Установлено, что в отсутствие обжима фильтрационно-емкостных свойств модели неустойчивы и демонстрируют значительную зависимость от перепада давления при фильтрации, что проявляется в изменении удельного электрического сопротивления и отклонении от линейного закона Дарси. Приложение всестороннего давления приводит к консолидации модели, стабилизации ее свойств и линейному режиму фильтрации. Методология in-situ контроля удельного электрического сопротивления доказала свою эффективность для неразрушающей оценки пространственной однородности уплотнения и динамики пористости. Результаты подтверждают обязательность учета горного давления при физическом моделировании неконсолидированных сред и демонстрируют возможность формирования стабильных воспроизводимых моделей, приближенных по свойствам к природным коллекторам, что особенно важно для исследований, связанных с диссоциацией газовых гидратов.

Modeling rock properties during gas hydrate decomposition using in-situ monitoring

This article presents the results of an experimental study of the effect of confining pressure on the reservoir properties (RP) of a large-scale bulk porous medium model. The relevance of this study lies in the need for adequate physical modeling of reservoir conditions, particularly the effects of geostatic stress, which is critical for studying processes in unconsolidated reservoirs, including hydrate-bearing rocks. The objective of the study is to assess the effect of confining pressure on the porosity and permeability of the model through in-situ monitoring of its electrical resistivity (ER) and hydrodynamic parameters. A unique experimental setup has been developed that generates controlled confining pressure and is equipped with a distributed system of pressure and temperature sensors and electrodes for measuring ER. During the experiments, a comparative analysis of the model's behavior was conducted under conditions without confining and under stepwise cyclic loading up to 190 kPa. It was established that, in the absence of confinement, reservoir properties models are unstable and exhibit significant dependence on pressure drop during filtration, which manifests itself in changes in resistivity and deviations from the linear Darcy law. Applying confining pressure leads to consolidation of the model, stabilization of its properties, and a linear filtration regime. The in-situ resistivity monitoring methodology has proven effective for non-destructive assessment of the spatial homogeneity of compaction and porosity dynamics. The results confirm the necessity of considering overburden pressure in the physical modeling of unconsolidated media and demonstrate the possibility of developing stable, reproducible models with properties similar to those of natural reservoirs, which is especially important for studies related to the dissociation of gas hydrates.